本申请公开了一种可用于无人移动平台的远程拉曼系统和设备，包括远距离拉曼探测单元和无人移动平台单元；所述远距离拉曼探测单元包括纳秒脉冲激光器(3)、光栅光谱仪(6)、门控ICMOS相机(8)、窄带滤光片(12)、收集物镜(2)、远程控制器(11)；所述无人移动平台单元包括云台(4)、无线控制系统(9)、激光控制器(7)，视频瞄准模块(5)，无线数据传输模块(10)。可实现无人化的远程目标拉曼信号的快速检测，具有无人化操控，非接触测量、灵敏度高、信噪比高、检测快速的优势，可广泛应用于危险环境下的实时无人化探测，违禁物品远程检测、液体安检及矿石、珠宝、化工制品、生物医药检测等领域。生物医药检测等领域。生物医药检测等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种可用于无人移动平台的远程拉曼系统和设备
[0001]本申请涉及一种可用于无人移动平台的远程拉曼系统和设备，属于物质侦测
技术介绍
[0002]拉曼光谱技术能够分析物质内部分子振动、转动能级信息，是一种非接触式的识别物质成分的技术。因此拉曼光谱因具有非接触测量、检测速度快、无需特殊制样等特点。
[0003]由于拉曼设备组成较为复杂，集成化程度较低，市面上主流的拉曼光谱设备，均需要人员进行现场操作，无法进行远距离控制探测，这对于测试人员有潜在危险的特殊环境中，无法完成物质的测定，即使增加了设备自身的探测距离，从原理上造成探测精度的损失。
[0004]因此，需要一套能够远距离无线操控的拉曼光谱仪完成在危险环境下的测试工作。
[0005]另一方面目前市场上民用拉曼光谱测试领域的拉曼检测仪以连续激光作为信号激发源，所采集的拉曼信号易受样品荧光和环境杂散光的影响，致使拉曼光谱信噪比差。通常，需要增加探测器积分时间，来提高拉曼信号信噪比，且难以进行远距离处目标拉曼信号检测。
技术实现思路
[0006]为解决上述技术问题，本技术提供了一种可用于无人移动平台的远程拉曼系统和设备，实现较远距离的无线探测与数据传输，可在非接触的条件下，对疑似危爆品，有毒制剂等特殊物质进行监测，可广泛用于对人员具有潜在危险的特殊环境中的物质现场快速识别。
[0007]本申请的一个方面，提供了一种可用于无人移动平台的远程拉曼系统，包括远距离拉曼探测单元和无人移动平台单元；
[0008]所述远距离拉曼探测单元包括纳秒脉冲激光器(3)、光栅光谱仪(6)、门控ICMOS相机(8)、窄带滤光片(12)、收集物镜(2)、远程控制器(11)；
[0009]其中，所述纳秒脉冲激光器(3)，用于出射纳秒脉冲激光信号，激发待测目标拉曼信号；
[0010]所述光栅光谱仪(6)，用于将收集物镜(2)收集的拉曼信号分光，并成像在门控ICMOS相机(8)的像面上；
[0011]所述门控ICMOS相机(8)，仅在待测目标拉曼信号到达时刻打开“选通快门”，进行数据采集，将数据反馈给远程控制器(11)；
[0012]所述窄带滤光片(12)，用于过滤待测目标拉曼信号；
[0013]所述收集物镜(2)，用于收集待测目标受激发产生的拉曼散射信号；
[0014]所述远程控制器(11)，用于控制所述纳秒脉冲激光器(3)和所述门控ICMOS相机
(8)的时序，使纳秒脉冲激光器(3)和门控ICMOS相机(8)符合距离选通的模式工作；并对门控ICMOS相机(8)所采集的拉曼光谱进行数据处理分析；
[0015]所述无人移动平台单元包括云台(4)、无线控制系统(9)、激光控制器(7)，视频瞄准模块(5)，无线数据传输模块(10)；
[0016]所述云台(4)，用于使纳秒脉冲激光信号对准待测目标的同时，收集物镜(2)对准待测目标并对激发出的拉曼信号进行准确收集；
[0017]所述无线控制系统(9)，用于控制云台(4)的移动；
[0018]所述激光控制器(7)，用于根据不同待测目标距离，为所述收集物镜(2)提供距离数据；
[0019]所述视频瞄准模块(5)，用于云台(4)转动的过程中对目标物进行瞄准；
[0020]所述无线数据传输模块(10)，用于处理云台(4)的操控、数据、图像的传输和回传。
[0021]可选地，所述控制系统(9)包括图像视频采集控制模块、云台控制瞄准模块、拉曼采集控制模块、拉曼识别处理模块、通行和远程控制模块；
[0022]其中，所述图像视频采集控制模块用于对待测目标样品(1)进行视频瞄准；
[0023]所述云台控制瞄准模块用于控制云台(4)的转动；
[0024]所述拉曼采集控制模块用于启动所述远程拉曼系统，对目标样品进行拉曼光谱的采集；
[0025]所述拉曼识别处理模块用于对采集到的拉曼光谱图进行识别，判断该样品的种类；
[0026]所述通行和远程控制模块用于使用者在较远的位置，远程通过电台对整个拉曼系统进行控制。
[0027]可选地，所述图像视频采集控制模块与视频瞄准模块(5)电连接；
[0028]所述云台控制瞄准模块与所述云台(4)电连接；
[0029]所述拉曼采集控制模块分别与所述光栅光谱仪(6)、门控ICOMS相机(8)电连接。
[0030]可选地，所述无线控制系统(9)与所述无线数据传输模块(10)电连接。使用者通过电台发出的指令由无线控制系统接受，经过车载计算机启动无线数据传输模块，该模块通过4G无线网络将数据回传给使用者。
[0031]可选地，所述门控ICMOS相机(8)包括：MCP像增强器、光纤锥耦合镜头、探测器、时序控制模块和门控模块；
[0032]所述MCP像增强器，用于微弱光信号的增益、放大；
[0033]所述光纤锥耦合镜头，利用光纤对光线的全反射将MCP像增强器放大后的光信号耦合到探测器的靶面上；
[0034]所述探测器，用于采集光纤锥耦合镜头耦合的光信号；
[0035]所述时序控制模块，用于实现数据外触发的信号开启时序控制，及内部时序的外部导出；
[0036]所述门控模块，用于控制曝光时间及门宽控制。
[0037]可选地，所述视频瞄准模块(5)包括瞄准相机；
[0038]所述激光控制器(7)包括激光测距仪；
[0039]所述无线数据传输模块(10)包括电台。
[0040]可选地，所述纳秒脉冲激光器(3)的激光波长为532nm，脉宽<10ns，重复频率1～5kHz，具有外触发功能。
[0041]可选地，所述窄带滤光片(12)的中心波长为532nm，带宽为
±
10nm。
[0042]可选地，所述收集物镜(2)的可对焦物距为2.5m～∞。
[0043]可选地，所述收集物镜(2)的可对焦物距为为2.5m～100m。
[0044]可选地，所述光栅光谱仪(6)的波数范围600～4000cm
‑1；
[0045]所述视频瞄准模块(5)焦距100～400mm。
[0046]可选地，所述云台(4)的旋转速度为：
[0047]水平速度为50
°
/s；俯仰速度为10
°
/s，
[0048]所述云台(4)的旋转角度为：
[0049]水平角度0～270
°
连续旋转，俯仰角度为
‑
30
°
～+30
°
。
[0050]可选地，所述无人移动平台单元的控制距离为100m～1000m。
[0051]本申请的再一个方面，提供一种可用于无人移动平台的远程拉曼设备，所述设备包括上述的可用于无人移动平台的远程拉曼系统。
[0052]本申请能产生的有益效果包括：...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可用于无人移动平台的远程拉曼系统，其特征在于，包括远距离拉曼探测单元和无人移动平台单元；所述远距离拉曼探测单元包括纳秒脉冲激光器(3)、光栅光谱仪(6)、门控ICMOS相机(8)、窄带滤光片(12)、收集物镜(2)、远程控制器(11)；其中，所述纳秒脉冲激光器(3)，用于出射纳秒脉冲激光信号，激发待测目标拉曼信号；所述光栅光谱仪(6)，用于将收集物镜(2)收集的拉曼信号分光，并成像在门控ICMOS相机(8)的像面上；所述门控ICMOS相机(8)，仅在待测目标拉曼信号到达时刻打开“选通快门”，进行数据采集，将数据反馈给远程控制器(11)；所述窄带滤光片(12)，用于过滤待测目标拉曼信号；所述收集物镜(2)，用于收集待测目标受激发产生的拉曼散射信号；所述远程控制器(11)，用于控制所述纳秒脉冲激光器(3)和所述门控ICMOS相机(8)的时序，使纳秒脉冲激光器(3)和门控ICMOS相机(8)符合距离选通的模式工作；并对门控ICMOS相机(8)所采集的拉曼光谱进行数据处理分析；所述无人移动平台单元包括云台(4)、无线控制系统(9)、激光控制器(7)，视频瞄准模块(5)，无线数据传输模块(10)；所述云台(4)，用于使纳秒脉冲激光对准待测目标的同时，收集物镜(2)对准待测目标并对激发出的拉曼信号进行准确收集；所述无线控制系统(9)，用于控制云台(4)的转动；所述激光控制器(7)，用于根据不同待测目标距离，为所述收集物镜(2)提供距离数据；所述视频瞄准模块(5)，用于云台(4)转动的过程中对目标物进行瞄准；所述无线数据传输模块(10)，用于处理云台(4)的操控、数据、图像的传输和回传。2.根据权利要求1所述的可用于无人移动平台的远程拉曼系统，其特征在于，所述无线控制系统(9)包括图像视频采集控制模块、云台控制瞄准模块、拉曼采集控制模块、拉曼识别处理模块、通行和远程控制模块；其中，所述图像视频采集控制模块用于对待测目标样品(1)进行视频瞄准；所述云台控制瞄准模块用于控制云台(4)的转动；所述拉曼采集控制模块用于启动所述远程拉曼系统，对目标样品进行拉曼光谱的采集；所述拉曼识别处理模块用于对采集到的拉曼光谱图进行识别，判断该样品的种类；所述通行和远程控制模块用于使用者远程通过电台对整个拉曼系统进行控制。3.根据权利要求2所述的可用于无人移动平台的远程拉曼系统，其特征在于，所述图像视频采集控制模块与视频瞄准模块(5)电连接；所述云台控制瞄准模...
【专利技术属性】
技术研发人员：李灿，王珣，范峰滔，张飞，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：新型
国别省市：
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